• ETRI Journal
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• 제40권1호
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• pp.51-60
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• 2018

In Long Term Evolution (LTE) cellular networks, the transmit power control (TPC) mechanism consists of two parts: the open loop (OL) and closed loop. Most cellular networks consider OL/TPC because of its simple implementation and low operation cost. The analysis of OL/TPC parameters is essential for efficient resource management from the cellular operator's viewpoint. In this work, the impact of the OL/TPC parameters is investigated for homogeneous small cells and heterogeneous small-cell/macrocell network environments. A mathematical model is derived to compute the transmit power at the user equipment, the received power at the eNodeB, the interference in the network, and the received signal-to-interference ratio. Using the analytical platform, the effects of the OL/TPC parameters on the system performance in LTE networks are investigated. Numerical results show that, in order to achieve the best performance, it is appropriate to choose ${\alpha}_{small}=1$ and $P_{o-small}=-100dBm$ in a homogenous small-cell network. Further, the selections of ${\alpha}_{small}=1$ and $P_{o-small}=-100dBm$ in the small cells and ${\alpha}_{macro}=0.8$ and $P_{o-macro}=-100dBm$ in the macrocells seem to be suitable for heterogeneous network deployment.

• 전자공학회논문지S
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• 제35S권11호
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• pp.19-27
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• 1998

차세대 셀룰라 이동통신 시스템은 기지국의 소형화와 서로 다른 크기의 기지국의 복합형태인 계층구조 셀룰라 형태를 가지게 되는데 이에 따른 시스템의 컨트롤은 이동국의 정확한 위치와 속도에 관한 추정을 전제로 한다[13]. 본 논문에서는 지금까지 연구되어온 이동국의 위치 추정 기법인 AOA(Angle of Arrival)와 TOA(Time of Arrival) 및 TDOA(TIme Difference of Arrival)의 방법을 설명하고 그 문제점을 분석하였고, 반사와 회절이 심하여 이동국의 위치 및 속도 추정이 어려운 마이크로셀 환경에서는 서비스 지역내 경로손실 값의 이산 지역 데이터 베이스를 이용하여 이동국의 위치를 추정하는 방법을 제안하였다. 속도의 추정은 위치의 추정치로부터 시간에 대한 변화값으로 얻었다. 오차를 최소화하기 위하여 시스템의 Causality를 만족하는 범위 안에서 이동평균(Moving Average) 방법의 Smoothing을 적용하여 그 성능을 개선하였다. 또한 이산지역 데이터 베이스의 탐색지역을 줄이는 방법을 제안함으로 시스템의 구현을 간단하게 할 수 있는 방안을 제시하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제38A권1호
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• pp.44-57
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• 2013

본 논문에서는 co-channel deployment 방식을 사용하는 closed access 펨토셀 주변에서 마크로셀 단말의 동기소실 문제를 해결하고 펨토셀의 전력 누수 때문에 발생하는 셀 탐색을 줄이기 위하여 CS(Common Signal)을 사용한 펨토셀 탐색 기법을 제안한다. CS는 특정 마크로셀 내의 펨토셀들이 같은 시간에 공통으로 전송하는 신호로, 펨토셀이 CS를 송신할 경우 마크로셀 내에서 마크로셀 기지국의 CINR(Carrier to Interference Noise and Ratio) 값이 크게 유지되어 closed access 펨토셀 주변에서 마크로셀 단말이 동기를 유지할 수 있다. 또한, CS는 단말이 CS를 사용하여 측정한 CSCINR(Common Signal Carrier to Interference Noise and Ratio) 값을 이용하여 펨토셀 존재 여부를 판단할 수 있도록 설계되므로, 마크로셀 단말은 마크로셀 기지국에 동기를 유지하면서 펨토셀 존재여부를 판단할 수 있다. 그리고 제안된 방식에서는 옥외에서 이동 중인 단말이 자신의 이동성을 이용하여 펨토셀 탐색 여부를 판단함으로써 단말의 펨토셀 탐색 빈도를 줄인다. 따라서 펨토셀 탐색에 대한 부담을 줄이고, 이에 대한 부가적 이득으로 핸드오버 시도의 빈도 감소를 기대할 수 있다.

• 전자공학회논문지
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• 제51권6호
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• pp.9-17
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• 2014

이종 네트워크(HetNet)란 매크로셀 내에 소형셀이 혼재한 네트워크이다. 이종 네트워크에서는 대형셀로부터 소형셀 사용자에게 미치는 간섭이 소형셀 사용자의 성능을 열화시키는 주 원인 중 하나이며, 이 간섭을 줄이기 위해 향상된 셀간 간섭 조정기법(eICIC)이 필요하다. 기존의 eICIC 관련 연구에서는 프레임별 채널 변화를 거의 고려하지 않고 네트워크의 장기 처리율을 최대화하는 데 치중되어 성능 향상이 제한적이었다. 이 논문에서는 네트워크 전체 효용을 최대화하기 위해 매 프레임마다 동적으로 셀간 간섭을 제어하고 사용자를 스케줄링하며, 전수검색보다 계산 복잡도가 낮은 새로운 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘이 기존 알고리즘보다 네트워크 전체 처리율을 향상시키며, 사용자의 수가 많을 때 사용자간 공평성을 향상시킴을 컴퓨터 모의실험을 통해 보인다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권8호
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• pp.39-44
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• 2013

LTE(Long Term Evolution)-Advanced에서는 저전력 피코셀(picocell)과 같은 소형셀을 중첩하여 배치해 시스템 성능을 향상시키기 위한 HetNet(Heterogeneous Network)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 HetNet에서 데이터 오프로딩 효과를 증대시키기 위해 셀 영역 확장(CRE: Cell Range Expansion) 기술이 소개되었다. 본 논문에서는 최적의 오프로딩 효과를 위해 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio) 기반 셀 선택 기법을 제안한다. 셀 확장 영역에 존재하는 사용자의 간섭 관리를 위해 ABS를 사용하며, 스펙스럼 효율을 증가시키기 위하여 동적인 ABS 비율을 사용한다. 모의실험 결과, 제안한 기법에서 피코셀뿐만 아니라 매크로셀 사용자의 스펙트럼 효율이 향상되어 전체적인 사용자의 성능이 향상 된 것을 볼 수 있다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권12호
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• pp.4819-4834
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• 2015

The spectral efficiency of cellular networks can be improved when proximate users engage in device-to-device (D2D) communications to communicate directly without going through a base station. However, D2D communications that are not properly designed may generate interference with existing cellular networks. In this paper, we study resource allocation and power control to minimize the probability of an outage and maximize the overall network throughput. We investigate three power control-based schemes: the Partial Co-channel based Overlap Resource Power Control (PC.OVER), Fractional Frequency Reuse based Overlap Resource Power Control (FFR.OVER) and Fractional Frequency Reuse based Adaptive Power Control (FFR.APC) and also compare their performance. In PC.OVER, a certain portion of the total bandwidth is dedicated to the D2D. The FFR.OVER and FFR.APC schemes combine the FFR techniques and the power control mechanism. In FFR, the entire frequency band is partitioned into two parts, including a central and edge sub-bands. Macrocell users (mUEs) transmit using uniform power in the inner and outer regions of the cell, and in all three schemes, the D2D receivers (D2DRs) transmit with low power when more than one D2DRs share a resource block (RB) with the macrocells. For PC.OVER and FFR.OVER, the power of the D2DRs is reduced to its minimum, and for the FFR.APC scheme, the transmission power of the D2DRs is iteratively adjusted to satisfy the signal to interference ratio (SIR) threshold. The three schemes exhibit a significant improvement in the overall system capacity as well as in the probability of a user outage when compared to a conventional scheme.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권7호
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• pp.3370-3392
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• 2017

Next Generation Beyond 4G/5G systems will rely on the deployment of small cells over conventional macrocells for achieving high spectral efficiency and improved coverage performance, especially for indoor and hotspot environments. In such heterogeneous networks, the expected performance gains can only be derived with the use of efficient interference coordination schemes, such as Fractional Frequency Reuse (FFR), which is very attractive for its simplicity and effectiveness. In this work, femtocells are deployed according to a spatial Poisson Point Process (PPP) over hexagonally shaped, 6-sector macro base stations (MeNBs) in an uncoordinated manner, operating in hybrid mode. A newly introduced intermediary region prevents cross-tier, cross-boundary interference and improves user equipment (UE) performance at the boundary of cell center and cell edge. With tools of stochastic geometry, an analytical framework for the signal-to-interference-plus-noise-ratio (SINR) distribution is developed to evaluate the performance of all UEs in different spatial locations, with consideration to both co-tier and cross-tier interference. Using the SINR distribution framework, average network throughput per tier is derived together with a newly proposed harmonic mean, which ensures fairness in resource allocation amongst all UEs. Finally, the FFR network parameters are optimized for maximizing average network throughput, and the harmonic mean using a fair resource assignment constraint. Numerical results verify the proposed analytical framework, and provide insights into design trade-offs between maximizing throughput and user fairness by appropriately adjusting the spatial partitioning thresholds, the spectrum allocation factor, and the femtocell density.

• Journal of Communications and Networks
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• 제7권2호
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• pp.157-170
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• 2005

The combination of multiple antennas and multi-carrier code division multiple-access (MC-CDMA) is a strong candidate for the downlink of the next generation mobile communications. The study of such systems in scenarios that model real-life trans-missions is an additional step towards an optimized achievement. We consider a realistic MIMO channel with two or four transmit antennas and up to two receive antennas, and channel state information (CSI) mismatches. Depending on the mobile terminal (MT) class, its number of antennas or complexity allowed, different data-rates are proposed with turbo-coding and asymptotic spectral efficiencies from 1 to 4.5 bit/s/Hz, using three algorithms developed within the European IST-MATRICE project. These algorithms can be classified according to the degree of CSI at base-station (BS): i) Transmit space-frequency prefiltering based on constrained zero-forcing algorithm with complete CSI at BS; ii) transmit beamforming based on spatial correlation matrix estimation from partial CSI at BS; iii) orthogonal space-time block coding based on Alamouti scheme without CSI at BS. All presented schemes require a reasonable complexity at MT, and are compatible with a single-antenna receiver. A choice between these algorithms is proposed in order to significantly improve the performance of MC-CDMA and to cover the different environments considered for the next generation cellular systems. For beyond-3G, we propose prefiltering for indoor and pedestrian microcell environments, beamforming for suburban macrocells including high-speed train, and space-time coding for urban conditions with moderate to high speeds.